我们可以对 PCB 加热床施加更大的电压以获得更快的加热吗?

3D打印 加热床 电子产品
2021-05-23 04:50:52

根据我的理解,加热器的功率必须高于散发到周围空气中的热量,这样床才能加热。床加热太慢的原因是它的热容量与加热器功率相比。

由于加热器是电阻负载,我认为我们可以施加更高的电压以获得更大的加热功率。

PCB加热器有两部分:铜和层压板。失败的原因是铜可能由于高温而从板上脱落。在这种情况下,我们可以使用固件来控制温度。问题是:

  1. 这个方法行得通吗?
  2. 什么可能出错或这种方法有什么风险?
3个回答

是的,这个方法会奏效。一些(LED)电源有一个小电位器,您可以用它来微调电压。在 12 V 打印机上,将电源从 12 V 调整到 14 V 将使功率增加 36%。

显然,您可以增加多少电压是有限制的。电压本身不太可能是限制因素,但床可以散发多少热量是有限制的。

PCB 加热器有 2 部分铜和层压板。故障的原因是铜板由于高温而脱落。在这种情况下,我们可以使用固件来控制温度。

这是真的,但您必须考虑到固件并非万无一失。如果您大量增加床的电压(从而增加瓦数),则在出现故障时可能会造成危险情况。理想情况下,您应该选择床的瓦数,以确保即使意外永久放置也不会造成危险。在极端情况下(例如 220V 到标称 12V 的加热床),在固件进行干预之前,损坏几乎是瞬间的。

您还必须考虑增加电压也会增加电流。电线需要足够粗以处理额外的电流。你还要特别注意用来开关床的MOSFET;它还需要能够处理电流(和电压,尽管这通常不是什么问题)。通常 3D 打印机控制板上的集成 MOSFET 只能处理约 10 A,这是床通常会消耗的电流。还要注意保险丝和螺钉端子连接。他们也可能无法处理增加的电流。

不必要

电位差 U,又名部件的电压,不容忽视:24 V 部件只需要 24 V,而不是 36 V。12 V 心跳仅对 12 V 是安全的。这些测量有一点容差,但是经验法则约为额定电压的 10-15%,因此 12 V 床不应在超过 13.8 V 的情况下长时间运行。

实际上促进加热的是电流 I名安培数通过一个项目,因为电阻 R 的功P h(以热量的形式耗散)的公式Ph=RI2.

只要你保持低于或在最大额定期P [R功率的加热垫Pr=UI,您可以将电流增加到极限 PrU=I. 在工作台上,使用稳压电源,我们可以根据需要使用它来获得完美的最大输出。但是打印机不是带有昂贵 PSU 的工作台,我们只能从中获得类似于 12 V 的电压,所以……该怎么办?

不要路由额外的力量!

是的,在直流电路中,我们可以将电池一个接一个地添加,以获得两倍的电压并推动电路。或者我们可以把它们并联起来,总结一下电流。但这在交流电路中并不那么简单(必须考虑部件之间的相移)。并且将一对额外的提供 12 V 电压的电线布线到已经为 12 V 的部件中,将为我们提供大约 24 V 的电压并炸掉该部件。你只会把你的加热床变成火灾隐患或一大块废料!

那么在额定值之上的另一个 12 V 直接布线?不!

从同一个 PSU 上脱钩?

一些打印机从电路板的 PSU 上取下床,运行(不同的)调节电源。在最好的情况下,它被设置为电压/电流对,以最大限度地加热床。在这样的设置中,整个加热功率通过用作开关的 MOSFET:信号从电路板传到 MOSFET 以允许电流流动。MOSFET 栅极上没有信号导致没有电流到达床层,也不会加热。

然而,这是一个复杂的设置 - 但这是使用 5 V 电压的电路板实现“电源电压床加热器”的唯一方法之一。您必须通过一组适当额定的电线来路由高功率和连接器。这些较粗的电线需要适当的应变消除,因为它们需要比以前安装的更大的弯曲半径。换句话说:你需要知道你在做什么!

微调床头电源!

在许多打印机中,还有一种微调床的功率曲线的侵入性较小的方法。通常,有一个电位器用于调节加热丝的输出。用螺丝刀改变电位器的设置会导致输出电压偏移。U=RI翻转到 AC 时不会改变,但 U 和 I 变成了波函数而不是常数。然而,长电线(如床)的 R 仅取决于信号的频率,而不取决于电流或驱动电位,我们可以假设 R 是常数。所以,我们知道我们想要最大化 I²。那么我们可以轻松地做什么呢?

一个 24 V 加热床的电阻大约为 2 Ω,我的 Ender3 中随附的主板 - 根据标签 - 床输出电流约为 13 A,而典型的 12 V 床的运行电流约为 1.2 Ω,而这样的电路板通常限制在 10-11 A。 U=RI到结果和...... 瞧:对于 11 A/1.2 Ω 的情况,我们可以调整电位计以使其仅低于 13.2 V - 仅在 10 % 点,对于 13 A/2 Ω 情况在技术上是安全的26 V - 仍然在 10% 的经验法则之内。但是,如果您有一个 1.2 Ω 的床并且您的主板只允许消耗 10 A,那么您将被限制为 12 V。

您可以为床的电源添加升压转换器。假设您使用外部 MOSFET 来控制床(您应该这样做)。验证 MOSFET 的最大额定电压是多少,然后获取升压转换器并将其配置为提供比最大值低 10% 的电压。我曾经在使用 12V 电源驱动 24V 热端加热器时使用过这种技术。但是,请预先警告,有一天我使用的升压转换器在使用过程中发生了爆炸。

亚马逊上的商用、廉价升压转换器

或者您可以获得额外的更高电压的 PSU 并将其用作床的加热器。我现在认为它们使它们达到 80V。